本發(fā)明實施例涉及模擬集成電路技術(shù)，尤其涉及一種低壓差線性穩(wěn)壓器。

背景技術(shù)：

移動電話、筆記本電腦和音樂播放器等高級消費電子設(shè)備由電池供電以獲得便攜性。為了使每個電子設(shè)備的功能更強大，采用了越來越復(fù)雜的且高度集成的片上系統(tǒng)(System-on-Chip，SoC)設(shè)計。對于這些片上系統(tǒng)，通過各種類型的功率轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)的快速響應(yīng)、高效且低成本的電源管理以獲得競爭優(yōu)勢是至關(guān)重要的。低壓差線性穩(wěn)壓器是一種通用的功率轉(zhuǎn)換器，具有低噪聲、低成本和快速響應(yīng)的優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于片上系統(tǒng)電源管理應(yīng)用。

通過使用負反饋機制，低壓差線性穩(wěn)壓器的控制回路連續(xù)地調(diào)整其功率管的有效電阻，以產(chǎn)生所需的輸出電壓。在典型的低壓差線性穩(wěn)壓器中，通常使用在幾μF范圍內(nèi)的片外電容器來濾除噪聲并且給不同的負載電流下的穩(wěn)定性提供主極點。然而，隨著低壓差線性穩(wěn)壓器的數(shù)量的持續(xù)增加，去除片外電容以降低成本并提高片上系統(tǒng)開發(fā)的集成度變得非常重要。

現(xiàn)有技術(shù)中提供了一種無片外電容的低壓差線性穩(wěn)壓器，圖1為現(xiàn)有技術(shù)提供的一種無片外電容的低壓差線性穩(wěn)壓器的電路圖。圖2為現(xiàn)有技術(shù)提供的另一種無片外電容的低壓差線性穩(wěn)壓器的電路圖。如圖1所示，該電路包括：運算跨導(dǎo)放大器(Operational Transconductance Amplifier，OTA)、功率晶體管M_P1、帶隙基準、電阻r₁、電阻r₂、電阻r₃和電容C。帶隙基準為OTA的一個輸入產(chǎn)生的DC參考電壓；電阻r₁和電阻r₂對輸出電壓進行采樣并反饋到OTA的另一輸入端以調(diào)節(jié)輸出電壓。電容C和電阻r₃組成補償網(wǎng)絡(luò)，其中電容C是幫助產(chǎn)生主極點的密勒電容，而電阻r₃通常用于抵消右半平面零點甚至產(chǎn)生左半平面零點以改善相位裕度。為了實現(xiàn)大的負載電流和小的壓差電壓，功率晶體管M_P1通常具有大的W/L比值，因此具有大的寄生電容。因此，可以在OTA和功率晶體管M_P1之間增加第二級放大器，如圖2所示。第二級放大器可以具有一個增益來提高總環(huán)路增益，并因此提高穩(wěn)壓器的調(diào)節(jié)精度。其中，第二級放大器也可以是電壓緩沖器，以提高OTA的驅(qū)動能力來獲得更快的速度。

最近，這種全集成低壓差線性穩(wěn)壓器的設(shè)計已經(jīng)引起了巨大的研究動力，但是在大負載范圍內(nèi)同時實現(xiàn)寬帶寬，快速響應(yīng)和良好穩(wěn)定性仍是一項非常具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種低壓差線性穩(wěn)壓器，以實現(xiàn)寬帶寬和快速響應(yīng)，而不損害環(huán)路穩(wěn)定性或增加靜態(tài)電流消耗。

第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種低壓差線性穩(wěn)壓器，包括：誤差放大器和功率晶體管，還包括：動態(tài)密勒補償網(wǎng)絡(luò)和控制器；

所述功率晶體管的源極接電源，所述功率晶體管的柵極與所述誤差放大器的輸出端連接，所述功率晶體管的漏極與所述低壓差線性穩(wěn)壓器的輸出端連接；所述動態(tài)密勒補償網(wǎng)絡(luò)連接在所述誤差放大器的輸出端與所述低壓差線性穩(wěn)壓器的輸出端之間，所述控制器的第一端與所述功率晶體管的柵極連接，所述控制器的第二端與所述密勒補償網(wǎng)絡(luò)連接；

其中，所述動態(tài)密勒補償網(wǎng)絡(luò)包含第一阻容支路和至少一個第二阻容支路，所述第一阻容支路與所述至少一個第二阻容支路并聯(lián)，所述第一阻容支路包含串聯(lián)的第一電阻和第一電容，所述第二阻容支路包含串聯(lián)的第二電阻和第二電容；

所述控制器用于檢測所述低壓差線性穩(wěn)壓器的輸出端的電流，并根據(jù)所述電流生成所述動態(tài)密勒補償網(wǎng)絡(luò)的控制信號，以控制所述動態(tài)密勒補償網(wǎng)絡(luò)中的第二阻容支路的通斷。

進一步的，還包括反饋電阻，所述反饋電阻連接在所述誤差放大器的正向輸入端與所述低壓差線性穩(wěn)壓器的輸出端之間。

進一步的，還包括至少一個增益放大器，所述至少一個增益放大器與所述動態(tài)密勒補償網(wǎng)絡(luò)中的至少一個第二阻容支路一一對應(yīng)；

每一第二阻容支路中的第二電阻與一個增益放大器并聯(lián)。

進一步的，所述至少一個增益放大器的增益為1。

進一步的，還包括第二級放大器，所述第二級放大器串聯(lián)在所述誤差放大器的輸出端與所述功率晶體管的柵極之間。

進一步的，所述第二級放大器為電壓緩沖器。

進一步的，還包括零點發(fā)生器，所述零點發(fā)生器包括第三電阻和第一開關(guān)，所述第三電阻和所述第一開關(guān)并聯(lián)后分別與所述第一電阻和第一電容串聯(lián)，所述第一開關(guān)的控制信號與所述任意一個動態(tài)密勒補償網(wǎng)絡(luò)的控制信號反相。

進一步的，所述電壓緩沖器包括：第一絕緣柵型晶體管、第二絕緣柵型晶體管、第三絕緣柵型晶體管、第四絕緣柵型晶體管、第五絕緣柵型晶體管、第六絕緣柵型晶體管和第七絕緣柵型晶體管，其中，

所述第七絕緣柵型晶體管的柵極與所述第六絕緣柵型晶體管的柵極相連，所述第七絕緣柵型晶體管的源極分別與所述第二絕緣柵型晶體管的源極、所述第一絕緣柵型晶體管的源極以及所述第六絕緣柵型晶體管的漏極相連，所述第七絕緣柵型晶體管的漏極分別與所述電壓緩沖器的輸出端及所述第二絕緣柵型晶體管的柵極相連；所述第六絕緣柵型晶體管的源極分別與所述第五絕緣柵型晶體管的源極及電源相連；

所述第五絕緣柵型晶體管的柵極與所述第五絕緣柵型晶體管的漏極連接后接地；

所述第一絕緣柵型晶體管的柵極與所述誤差放大器的輸出端相連，所述第一絕緣柵型晶體管的漏極分別與所述第三絕緣柵型晶體管的漏極及所述第三絕緣柵型晶體管的柵極相連；

所述第二絕緣柵型晶體管的漏極分別與所述第四絕緣柵型晶體管的漏極及所述電壓緩沖器的輸出端相連；

所述第三絕緣柵型晶體管的源極和所述第四絕緣柵型晶體管的源極連接后接地，所述第三絕緣柵型晶體管的柵極和所述第四絕緣柵型晶體管的柵極相連。

進一步的，向所述第六絕緣柵型晶體管的源極與所述第二絕緣柵型晶體管的源極之間輸入第一偏置電流，所述第一偏置電流的電流值為預(yù)設(shè)電流值。

進一步的，所述第一偏置電流的電流值按預(yù)設(shè)比例隨所述低壓差線性穩(wěn)壓器的輸出端的電流值變化。

本實施例提供的低壓差線性穩(wěn)壓器，通過控制器檢測低壓差線性穩(wěn)壓器的輸出端的電流，并根據(jù)電流生成動態(tài)密勒補充網(wǎng)絡(luò)的控制信號，以控制動態(tài)密勒補償網(wǎng)絡(luò)中的第二阻容支路的通斷，通過低壓差線性穩(wěn)壓器外接負載的情況，動態(tài)改變給控制回路提供主極點的動態(tài)密勒補償網(wǎng)絡(luò)中第二電容。使得低壓差線性穩(wěn)壓器在輕負載時使用較大的補償電容以實現(xiàn)良好的穩(wěn)定性，在重負載時使用較小的補償電容以實現(xiàn)快速響應(yīng)和寬帶寬。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖做一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)提供的一種無片外電容的低壓差線性穩(wěn)壓器的電路圖；

圖2為現(xiàn)有技術(shù)提供的另一種無片外電容的低壓差線性穩(wěn)壓器的電路圖；

圖3為本發(fā)明實施例一提供的一種低壓差線性穩(wěn)壓器的電路圖；

圖4為本發(fā)明實施例一提供的低壓差線性穩(wěn)壓器中的運算跨導(dǎo)放大器的電路圖；

圖5為本發(fā)明實施例一提供的低壓差線性穩(wěn)壓器中的控制器的電路圖；

圖6為本發(fā)明實施例二提供的一種低壓差線性穩(wěn)壓器的電路圖；

圖7為本發(fā)明實施例三提供的一種低壓差線性穩(wěn)壓器的電路圖；

圖8為本發(fā)明實施例三提供的低壓差線性穩(wěn)壓器中的電壓緩沖器的電路圖；

圖9為本發(fā)明實施例四提供的一種低壓差線性穩(wěn)壓器的電路圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明?？梢岳斫獾氖牵颂幩枋龅木唧w實施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對本發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部結(jié)構(gòu)。

實施例一

圖3為本發(fā)明實施例一提供一種的低壓差線性穩(wěn)壓器的電路圖。參見圖3，該低壓差線性穩(wěn)壓器包括：誤差放大器10和功率晶體管M_P，還包括：動態(tài)密勒補償網(wǎng)絡(luò)20和控制器30；所述功率晶體管M_P的源極接電源V_IN，所述功率晶體管M_P柵極與所述誤差放大器10的輸出端連接，所述功率晶體管M_P漏極與所述低壓差線性穩(wěn)壓器的輸出端V_OUT連接；所述動態(tài)密勒補償網(wǎng)絡(luò)20連接在所述誤差放大器10的輸出端與所述低壓差線性穩(wěn)壓器的輸出端V_OUT之間，所述控制器30的第一端與所述功率晶體管M_P的柵極連接，所述控制器30的第二端與和所述密勒補償網(wǎng)絡(luò)20連接；其中，所述動態(tài)密勒補償網(wǎng)絡(luò)20包含第一阻容支路21和至少一個第二阻容支路22，所述第一阻容支路21與所述至少一個第二阻容支路22并聯(lián)，所述第一阻容支路21包含串聯(lián)的第一電阻R_C0和第一電容C₀，所述第二阻容支路包含串聯(lián)的第二電阻R_C1，…，R_CN和第二電容C₁，…，C_N；所述控制器30用于檢測所述低壓差線性穩(wěn)壓器的輸出端V_OUT的電流，并根據(jù)所述電流生成所述動態(tài)密勒補償網(wǎng)絡(luò)20的控制信號，以控制所述動態(tài)密勒補償網(wǎng)絡(luò)20中的第二阻容支路22的通斷。

可選的，所述低壓差線性穩(wěn)壓器還包括反饋電阻40，所述反饋電阻40連接在所述誤差放大器10的正向輸入端與所述低壓差線性穩(wěn)壓器的輸出端V_OUT之間。其中，反饋電阻40包括第一反饋電阻R₁和第二反饋電阻R₂，其中，第一反饋電阻R₁和第二反饋電阻R₂串聯(lián)構(gòu)成反饋電阻40，第一反饋電阻R₁和第二反饋電阻R₂串聯(lián)的中點與誤差放大器10的正向輸入端相連，第一反饋電阻R₁的非串聯(lián)端與低壓差線性穩(wěn)壓器的輸出端V_OUT相連，第二反饋電阻R₂的非串聯(lián)端接地。

在本實施例中，可選的，誤差放大器10可以為運算跨導(dǎo)放大器OTA，OTA包括一個正向輸入端、一個反向輸入端和一個輸出端。向誤差放大器10的反向輸入端輸入一個基準電壓，優(yōu)選的，所述基準電壓為帶隙基準電壓，其中，帶隙基準電壓為穩(wěn)壓器提供參考電壓。動態(tài)密勒補償網(wǎng)絡(luò)20包含第一阻容支路21和至少一個第二阻容支路22，示例性的，動態(tài)密勒補償網(wǎng)絡(luò)20中包含N個第二阻容支路22，其中，N為不小于1的整數(shù)，各個第二阻容支路中的第二電阻分別用R_C1，…，R_CN表示，第二電容分別用C₁，…，C_N表示。相應(yīng)的，控制器30根據(jù)低壓差線性穩(wěn)壓器的輸出端V_OUT的電流生成的動態(tài)密勒補償網(wǎng)絡(luò)20的控制信號為N個，每個控制信號分別對應(yīng)控制每個第二阻容支路22中一個開關(guān)的通斷，每個控制信號對應(yīng)控制的開關(guān)分別用S₁，…，S_N表示。當(dāng)?shù)蛪翰罹€性穩(wěn)壓器的輸出端的電流(負載電流)變化時，控制器30產(chǎn)生N個控制信號，分別控制開關(guān)S₁，…，S_N的通斷，使得第二阻容支路22中的第二電容C₁，…，C_N保持在動態(tài)密勒補償網(wǎng)絡(luò)20中或從動態(tài)密勒補償網(wǎng)絡(luò)20切換出來，以達到具有可接受的相位和增益裕度的期望帶寬。具體的，當(dāng)?shù)蛪翰罹€性穩(wěn)壓器的輸出端V_OUT的電流處于其最小值時，控制器30產(chǎn)生的控制信號控制所有開關(guān)閉合，以將動態(tài)密勒補償網(wǎng)絡(luò)20中所有的第二電容C₁，…，C_N接入，以使低壓差線性穩(wěn)壓器達到最佳的穩(wěn)定性；當(dāng)?shù)蛪翰罹€性穩(wěn)壓器的輸出端V_OUT的電流處于某個預(yù)設(shè)的最大值時，控制器30產(chǎn)生的控制信號控制所有開關(guān)S₁，…，S_N全部打開，以將動態(tài)密勒補償網(wǎng)絡(luò)20中所有的第二電容C₁，…，C_N切斷，以使低壓差線性穩(wěn)壓器獲得最佳的相位裕度和最佳的瞬態(tài)響應(yīng)速度。

在本實施例中，運算跨導(dǎo)放大器OTA可以是一個電流鏡式放大器。圖4是本實施例提供的低壓差線性穩(wěn)壓器中的運算跨導(dǎo)放大器的電路圖。如圖4所示，OTA包括一對由第一晶體管M₁-M₂組成的輸入端，三個由第二晶體管M₃-M₄，M₅-M₆，M₇-M₈組成的電流鏡，一個由偏置電流I_B1和第三晶體管M₉-M₁₀組成的偏置網(wǎng)絡(luò)，第四晶體管M₁₁，第四晶體管M₁₁的柵極電壓可以被單獨產(chǎn)生的，且第四晶體管可以為OAT提供動態(tài)偏置電流。第二晶體管M₃-M₆的源極接電源；第二晶體管M₇-M₈的源極、第三晶體管M₉-M₁₀的源極及第四晶體管M₁₁的源極相連并接地；第一晶體管M₁-M₂的源極、第三晶體管M₁₀的漏極及第四晶體管M₁₁的漏極相連；第一晶體管M₁的漏極和第二晶體管M₃的漏極相連；第一晶體管M₂的漏極和第二晶體管M₅的漏極相連；第二晶體管M4的漏極和第二晶體管M₇的漏極相連；第二晶體管M₆的漏極和第二晶體管M₈的漏極相連，且該連接點為OTA的輸出端；偏置電流I_B1為輸入電源和第三晶體管M₉的漏極之間的電流。通過瞬時地增加或減少OTA中的偏置電流I_B1，以提高低壓差線性穩(wěn)壓器輸出端的電流瞬變時的響應(yīng)速度。該電流鏡式放大器可以提供寬輸出電壓擺幅，有利于提高低壓差線性穩(wěn)壓器的寬負載范圍。

圖5為本實施例提供的低壓差線性穩(wěn)壓器中的控制器的電路圖。為了便于討論，功率晶體管M_P也在控制器的電路圖中示出?？刂破靼娏鳈z測模塊和控制信號生成模塊，其中電流檢測模塊由第五晶體管M_SEN和第六晶體管M₃₁-M₃₄組成，第六晶體管M₃₁-M₃₄形成放大器，使得第五晶體管M_SEN的漏極電壓與功率晶體管的漏極電壓相同，以實現(xiàn)精確的電流檢測。為了節(jié)省電流檢測模塊的功耗，檢測比，即第五晶體管M_SEN與功率晶體管M_P的大小比為1：M，通常M為遠遠大于1的整數(shù)，例如M為100或1000等。檢測到的電流通過第七晶體管M₃₅-M₃₇鏡像以在M₃₇中提供自適應(yīng)偏置電流。檢測到的電流也通過第八晶體管M₃₈和M₄₁被鏡像，以幫助產(chǎn)生用于低壓差線性穩(wěn)壓器中的動態(tài)密勒補償網(wǎng)絡(luò)的控制信號。為了示范說明，僅示出了控制開關(guān)S₁和S₂的兩個控制信號S₁和S₂的生成。第一固定偏置電流I_B3和第二固定偏置電流I_B7具有某個預(yù)定的電流值。假設(shè)低壓差線性穩(wěn)壓器具有非常小的初始負載電流，因此控制信號S₁和S₂都處于高電平，第二電容被接入動態(tài)密勒補償網(wǎng)絡(luò)中，以形成對穩(wěn)定性的強補償。在這種情況下，第九晶體管M₃₉和M₄₂導(dǎo)通以允許I_B4和I_B7通過，而第十晶體管M₄₀截止以阻斷I_B5。當(dāng)負載電流超過第一個特定預(yù)定值I_L1，使得第八晶體管M₃₈的電流高于I_B3和I_B4的電流之和時，第八晶體管M₃₈的漏極電壓被下拉，因此控制信號S₁被下拉至低電平，以切斷動態(tài)密勒補償網(wǎng)絡(luò)中對應(yīng)的第二電容C₁。因此，動態(tài)密勒補償網(wǎng)絡(luò)中的總的第二電容減小，并且低壓差線性穩(wěn)壓器的帶寬得到改善。在這種情況下，S₁處于低電平，因此晶體管第十晶體管M₄₀導(dǎo)通以允許I_B5通過。當(dāng)負載電流進一步增加以超過第二個特定預(yù)定義值I_L2，使得第十一晶體管M₄₁的電流高于I_B5，I_B6和I_B7的總電流之和時，第十一晶體管M₄₁的漏極電壓被下拉，并且因此控制信號S₂被下拉到低電平，以切斷其在動態(tài)密勒補償網(wǎng)絡(luò)中的第二電容C₂。因此，動態(tài)密勒補償網(wǎng)絡(luò)中的總的第二電容進一步減小，并且低壓差線性穩(wěn)壓器的帶寬得到進一步改善。根據(jù)需要可以用類似的方法生成更多的控制信號。由于實際上負載電流可能有變化，因此通過I_B4和I_B7引入滯后以避免控制信號產(chǎn)生中的振蕩。示例性的，當(dāng)負載電流增加到超過I_L1，使得第八晶體管M₃₈的電流高于I_B3和I_B4之和時，則控制信號S₁從高電平切換到低電平。因為在這種情況下，第九晶體管M₃₉被關(guān)閉，并且I_B4被阻塞，只有當(dāng)負載電流大大降低，使得第八晶體管M₃₈的電流甚至低于I_B3本身，則第八晶體管M₃₈的漏極被上拉，控制信號S₁被上拉至高電平，否則控制信號S1將保持在低電平，負載的電流小變化不會導(dǎo)致S₁被錯誤觸發(fā)。類似地，當(dāng)負載電流超過I_L2，使得第十一晶體管M₄₁的電流高于I_B5、I_B6和I_B7之和時，則控制信號S₂從高電平切換到低電平，I_B7被第九晶體管M₄₂阻擋。只有當(dāng)負載電流大大降低時，第十一晶體管M₄₁低于I_B5和I_B6之和，以便再次觸發(fā)控制信號S₂回到高電平。

本實施例提供的低壓差線性穩(wěn)壓器，通過控制器檢測低壓差線性穩(wěn)壓器的輸出端的電流，并根據(jù)電流生成動態(tài)密勒補充網(wǎng)絡(luò)的控制信號，以控制動態(tài)密勒補償網(wǎng)絡(luò)中的第二阻容支路的通斷，通過低壓差線性穩(wěn)壓器外接負載的情況，動態(tài)改變給控制回路提供主極點的動態(tài)密勒補償網(wǎng)絡(luò)中第二電容。使得低壓差線性穩(wěn)壓器在輕負載時使用較大的補償電容以實現(xiàn)良好的穩(wěn)定性，在重負載時使用較小的補償電容以實現(xiàn)快速響應(yīng)和寬帶寬。

實施例二

圖6為本實施例提供的一種低壓差線性穩(wěn)壓器的電路圖。本實施例在上述實施例的基礎(chǔ)上，增加了至少一個增益放大器23。

可選的，低壓差線性穩(wěn)壓器還包括至少一個增益放大器23，所述至少一個增益放大器23與所述動態(tài)密勒補償網(wǎng)絡(luò)20中的至少一個第二阻容支路22一一對應(yīng)；每一第二阻容支路22中的第二電阻R_C1，…，R_CN與一個增益放大器23并聯(lián)。可選的，所述至少一個增益放大器23的增益為1。

如圖6所示，增益放大器23的個數(shù)為N，每個增益放大器23由控制器30產(chǎn)生的控制信號的相反信號控制開關(guān)S_1b，…，S_Nb的通斷，以切換每個增益放大器23分別接在誤差放大器20輸出端V_EA與相應(yīng)的第二電容C₁，…，C_N的一個端子(即V_EA1，…，V_EAN)之間。當(dāng)?shù)诙娙軨₁，…，C_N中的任意一個切換接入動態(tài)密勒補償網(wǎng)絡(luò)20時，通常在需要大補償電容的輕負載時發(fā)生，相應(yīng)的增益放大器23被關(guān)閉，使得其輸出處于高阻抗狀態(tài)并且不影響V_EA1，…，V_EAN，同時節(jié)省了輕負載時的功耗。當(dāng)?shù)诙娙軨₁，…，C_N中的任意一個從動態(tài)密勒補償網(wǎng)絡(luò)20切換出去時，通常在需要小補償電容的重負載時發(fā)生，相應(yīng)的增益放大器23將被接通，使得V_EA1，…，V_EAN將跟隨變化V_EA變化。由于在穩(wěn)態(tài)中沒有電流流過電容，所以電壓V_EA1，…，V_EAN應(yīng)該等于V_EA。因此，穩(wěn)態(tài)V_EA1，…，V_EAN電壓總是處于期望的電平。當(dāng)大負載電流瞬變發(fā)生并且第二電容需要被接入或切出動態(tài)密勒補償網(wǎng)絡(luò)20時，V_EA1，…，V_EAN將不會通過開關(guān)S_x1，…，S_N和第二電阻R_C1，…，R_CN向V_EA引起大的電壓尖，使得瞬態(tài)響應(yīng)變得更平滑。由于當(dāng)?shù)诙娙軨₁，…，C_N從動態(tài)密勒補償網(wǎng)絡(luò)20斷開時負載電流大，所以相應(yīng)的導(dǎo)通的增益放大器23消耗的額外電流不會損害穩(wěn)壓器的電流效率。

本實施例提供的低壓差線性穩(wěn)壓器，通過增加至少一個增益放大器，進一步提高了低壓差線性穩(wěn)壓器的瞬態(tài)響應(yīng)速度。

實施例三

圖7為本實施例提供的一種低壓差線性穩(wěn)壓器的電路圖。本實施例在上述實施例的基礎(chǔ)上，增加了第二級放大器50。

可選的，低壓差線性穩(wěn)壓器還包括第二級放大器50，所述第二級放大器50串聯(lián)在所述誤差放大器10的輸出端與所述功率晶體管M_P的柵極之間?？蛇x的，所述第二級放大器50為電壓緩沖器。

圖8為本實施例提供的低壓差線性穩(wěn)壓器中的電壓緩沖器的電路圖。如圖8所示，所述電壓緩沖器包括：第一絕緣柵型晶體管M₂₁、第二絕緣柵型晶體管M₂₂、第三絕緣柵型晶體管M₂₃、第四絕緣柵型晶體管M₂₄、第五絕緣柵型晶體管M₂₅、第六絕緣柵型晶體管M₂₆和第七絕緣柵型晶體管M₂₇，其中，所述第七絕緣柵型晶體管M₂₇的柵極與所述第六絕緣柵型晶體管M₂₆的柵極相連，所述第七絕緣柵型晶體管M₂₇的源極分別與所述第二絕緣柵型晶體管M₂₂的源極、所述第一絕緣柵型晶體管M₂₁的源極以及所述第六絕緣柵型晶體管M₂₆的漏極相連，所述第七絕緣柵型晶體管M₂₇的漏極分別與所述電壓緩沖器的輸出端及所述第二絕緣柵型晶體管M₂₂的柵極相連；所述第六絕緣柵型晶體管M₂₆的源極分別與所述第五絕緣柵型晶體管M₂₅的源極及電源相連；所述第五絕緣柵型晶體管M₂₅的柵極與所述第五絕緣柵型晶體管M₂₅的漏極連接后接地；所述第一絕緣柵型晶體管M₂₁的柵極與所述誤差放大器的輸出端相連，所述第一絕緣柵型晶體管M₂₁的漏極分別與所述第三絕緣柵型晶體管M₂₃的漏極及所述第三絕緣柵型晶體管M₂₃的柵極相連；所述第二絕緣柵型晶體管M₂₂的漏極分別與所述第四絕緣柵型晶體管M₂₄的漏極及所述電壓緩沖器的輸出端相連；所述第三絕緣柵型晶體管M₂₃的源極和所述第四絕緣柵型晶體管M₂₄的源極連接后接地，所述第三絕緣柵型晶體管M₂₃的柵極和所述第四絕緣柵型晶體管M₂₄的柵極相連?？蛇x的，向所述第六絕緣柵型晶體管M₂₆的源極與所述第二絕緣柵型晶體管M₂₂的源極之間輸入第一偏置電流I_AB，所述第一偏置電流I_AB的電流值為預(yù)設(shè)電流值。示例性的，所述第一偏置電流I_AB的電流值按預(yù)設(shè)比例隨所述低壓差線性穩(wěn)壓器的輸出端的電流值變化。第一偏置電流I_AB可以由圖5中第七晶體管M₃₇提供自適應(yīng)偏置電流。

在本實施例中，第一絕緣柵型晶體管M₂₁和第二絕緣柵型晶體管M₂₂組成電壓緩沖器的輸入端；第三絕緣柵型晶體管M₂₃和第四絕緣柵型晶體管M₂₄組成電壓緩沖器的有源負載；第五絕緣柵型晶體管M₂₅、第六絕緣柵型晶體管M₂₆和第五絕緣柵型晶體管M₂₅的漏極與地之間的第二偏置電流I_B2組偏置網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)?shù)蛪翰罹€性穩(wěn)壓器的輸出端的電流較小時，OTA輸出端的電壓V_EA接近電源電壓，電壓緩沖器中的V_BS為高電平，此時，第七絕緣柵型晶體管M₂₇導(dǎo)通，第六絕緣柵型晶體管M₂₆的電流可以通過第七絕緣柵型晶體管的導(dǎo)通，對電壓緩沖器的輸出端電壓V_GP充電，使得功率晶體管在弱反轉(zhuǎn)或亞閾值區(qū)域中工作。當(dāng)?shù)蛪翰罹€性穩(wěn)壓器的輸出端的電流較大時，OTA輸出端的電壓V_EA較小，電壓緩沖器中的V_BS也較小，此時，第七絕緣柵型晶體管M₂₇被關(guān)閉，又由于第一絕緣柵型晶體管M₂₁和第二絕緣柵型晶體管M₂₂組成電壓緩沖器的輸入端，使得電壓緩沖器的輸出擺幅的下限可以非常小，以允許低壓差線性穩(wěn)壓器中的功率晶體管更好接通，從而利于該低壓差穩(wěn)壓器實現(xiàn)較大的最大負載電流能力。需要說明的是，電壓緩沖器不僅可以適用于本實施例提供的低壓差線性穩(wěn)壓器中，而且也可以適用于一般的有片外電容或無片外電容的低壓差線性穩(wěn)壓器中。

本實施例提供的低壓差線性穩(wěn)壓器，通過低功率寬擺幅的電壓緩沖器，在保證低壓差線性穩(wěn)壓器調(diào)節(jié)精度的基礎(chǔ)上，進一步提高了低壓差線性穩(wěn)壓器的響應(yīng)速度，使得低壓差線性穩(wěn)壓器更加有利于片上系統(tǒng)電源管理的應(yīng)用。

實施例四

圖9為本實施例提供的一種低壓差線性穩(wěn)壓器的電路圖。本實施例在上述實施例的基礎(chǔ)上，增加了零點發(fā)生器24。

可選的，低壓差線性穩(wěn)壓器還包括零點發(fā)生器24，所述零點發(fā)生器24包括第三電阻R₀和第一開關(guān)S_1b，所述第三電阻R₀和所述第一開關(guān)S_1b并聯(lián)分別與在所述第一電阻R_C0和第一電容C₀串聯(lián)，所述第一開關(guān)S_1b的控制信號與所述任意一個動態(tài)密勒補償網(wǎng)絡(luò)的控制信號反相。

示例性的，第一開關(guān)S_1b的控制信號為動態(tài)密勒補償網(wǎng)絡(luò)中控制開關(guān)S₁的控制信號的相反信號，容易理解的是，當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)S_1b關(guān)閉時，開關(guān)S₁打開，當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)S_1b打開時，開關(guān)S₁關(guān)閉。第三電阻R₀與第一開關(guān)S_1b并聯(lián)后串聯(lián)在第一電阻R_C0和第一電容C₀之間。其中，第三電阻R₀的電阻值遠遠大于第一電阻R_C0的電阻值。第一開關(guān)S_1b與第三電阻R₀構(gòu)成零點發(fā)生器24，該零點發(fā)生器24為左半平面(Left Half Plane，LHP)零點發(fā)生器，使得低壓差線性穩(wěn)壓器在輕負載或者無負載時獲得更好的相位裕度。當(dāng)?shù)蛪翰罹€性穩(wěn)壓器的輸出端的電流很小時，開關(guān)S₁，…，S_N閉合，同時第一S_1b打開，第三電阻R₀接入動態(tài)密勒補償網(wǎng)絡(luò)。由于第三電阻R₀的電阻值遠大于第一電阻R_C0，使得動態(tài)密勒補償網(wǎng)絡(luò)中引入的右半平面(Right Half Plane，RHP)零點可以得到減輕，消除，甚至創(chuàng)造出一個LHP零點，這樣可以獲得一個更好的相位裕度。當(dāng)?shù)蛪翰罹€性穩(wěn)壓器的輸出端的電流增加時，不再需要一個大的電阻來獲得好的相位裕度。而且，如果電阻太大會使動態(tài)密勒補償網(wǎng)絡(luò)斷開，這樣會破壞動態(tài)密勒頻率補償?shù)男Ч?，極點分離效應(yīng)也會消失。因此，當(dāng)?shù)蛪翰罹€性穩(wěn)壓器輸出端的電流增加到某個預(yù)定的值時，第一開關(guān)S_1b閉合，第一電阻R₀從動態(tài)密勒補償網(wǎng)絡(luò)中斷開。

本實施例提供的低壓差線性穩(wěn)壓器，通過增加零點發(fā)生器，在輕負載或無負載時，使動態(tài)密勒補償網(wǎng)絡(luò)中的電阻具有較大的電阻值，而在重負載時具有較小的電阻值，使得低壓差線性穩(wěn)壓器獲得更好的相位裕度。可以有助于消除由動態(tài)密勒補償引入的右半平面零點，創(chuàng)造一個適當(dāng)?shù)淖蟀肫矫媪泓c而不破壞密勒頻率補償和極點分離效果。

注意，上述僅為本發(fā)明的較佳實施例及所運用技術(shù)原理。本領(lǐng)域技術(shù)人員會理解，本發(fā)明不限于這里所述的特定實施例，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說能夠進行各種明顯的變化、重新調(diào)整和替代而不會脫離本發(fā)明的保護范圍。因此，雖然通過以上實施例對本發(fā)明進行了較為詳細的說明，但是本發(fā)明不僅僅限于以上實施例，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的情況下，還可以包括更多其他等效實施例，而本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求范圍決定。